(57)【要約】【課題】  基板下面側に伝熱ガスを供給するプラズマ処理装置において、基板下面側での異常放電の発生を防止する。【解決手段】  プラズマ処理装置は、基板２を静電吸着により保持する保持板２３と、高周波電圧が印加される電極板２４を備える。保持板２３の上側収容孔３１に収容された絶縁性材料からなるノズル部材４３には微小径の複数の上側ガス供給孔４４が設けられている。電極板２４の下側収容孔３９に収容された絶縁材料からなる入口部材４７には、上側ガス供給孔４４に伝熱ガスを供給するための下側ガス供給孔４８が設けられている。下側収容孔３９は上側収容孔３１よりも直径が大きい。入口部材４７の上端面４７ａと保持板２３の下面２３ｂとの間に絶縁性接着剤層５２が形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料からなり、基板（２）を静電吸着して上面（２３ａ）に保持するための電極（８Ａ，８Ｂ）が内部に配置され、かつ前記上面から下面（２３ｂ）まで貫通する第１の収容孔（３１）が形成された絶縁板部材（２３）と、
金属材料からなり、上面（２４ａ）に前記絶縁板部材が固定され、前記上面から下面（２４ｂ）まで貫通する前記第１の収容孔より孔寸法が大きい第２の収容孔（３９）が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔と対応する位置に形成され、かつプラズマ発生のための高周波電圧が印加される金属板部材（２４）と、
絶縁性材料からなり、前記絶縁板部材の前記第１の収容孔に収容され、上端面（４３ａ）から下端面（４３ｂ）まで貫通する複数の第１のガス供給孔（４４）が形成され、かつ前記第１のガス供給孔の上端開口（４４ａ）が前記絶縁板部材の前記上面で開口している、第１のガス供給部材（４３）と、
絶縁性材料からなり、前記金属板部材の前記第２の収容孔に収容され、前記第１のガス供給孔よりも孔寸法が大きい第２のガス供給孔（４８）が上端面（４７ａ）から下端面（４７ｂ）まで貫通するように形成され、前記第２のガス供給孔の下端開口（４８ｂ）から伝熱ガスが供給され、かつ前記伝熱ガスは前記第２のガス供給孔の上端開口（４８ａ）から前記第１のガス供給孔の下端開口（４４ｂ）に流入し、前記第１のガス供給孔の前記上端開口から前記絶縁板部材の上面と前記基板の下面の間の隙間（１４）に供給される、第２のガス供給部材（４７）と、
少なくとも前記第２のガス供給部材の上端面と前記絶縁板部材の下面との間に形成された絶縁性接着剤層（５２）と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１のガス供給孔の孔寸法は５０μｍ以上３００μｍ以下であり、
前記第２のガス供給孔の孔寸法は、３００μｍ以上７００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１のガス供給部材に、前記第１のガス供給孔が３０個以上設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記絶縁板部材の下面と前記金属板部材の上面との間に、前記絶縁板部材と前記金属板部材を互いに固定する金属系接着剤層（４１）をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の収容孔は、前記絶縁板部材の上面側に配置され、前記第１のガス供給部材のと対応する孔寸法を有し、前記第１のガス供給部材の少なくとも前記上端面側が収容される孔本体（３２）と、前記絶縁板部材の下面側に配置され、前記第２のガス供給部材と対応する孔径を有し、前記第２のガス供給部材の前記上端面側が収容される座ぐり部（３３）とを備え、かつ
前記絶縁性接着剤層は、前記第２のガス供給部材の上端面と前記座ぐり部の底壁（３３ａ）との間の空隙、前記第２のガス供給部材の上端面側の外周面（４７ｄ）と前記座ぐり部の周壁（３３ｂ）との間の空隙、及び前記第２のガス供給部材の上端面側の外周面と前記第２の収容孔の周壁（３９ａ）との間の空隙に形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第２のガス供給部材はその上端面に嵌合孔（４９）を有し、前記第１のガス供給部材の下端面側が前記嵌合孔に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
絶縁性材料からなり、基板（２）を静電吸着して上面（２３ａ）に保持するための電極（８Ａ，８Ｂ）が内部に配置され、かつ前記上面から下面（２３ｂ）まで貫通する第１の収容孔（３１）が形成され、前記第１の収容孔は、前記絶縁板部材の上面側に配置された孔本体（３２）と絶縁板部材の下面側に配置された前記孔本体よりも孔寸法が大きい座ぐり部（３３）とを備える、絶縁板部材（２３）と、
金属材料からなり、上面（２４ａ）に前記絶縁板部材が固定され、かつ前記上面から下面（２４ｂ）まで貫通する第２の収容孔（３９）が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔と対応する位置に形成され、かつプラズマ発生のための高周波電圧が印加される金属板部材（２４）と、
絶縁性材料からなり、前記絶縁板部材の前記第１の収容孔の前記孔本体に上端面（４３ａ）側が収容され、前記上端面から下端面（４３ｂ）まで貫通する複数の第１のガス供給孔（４４）が形成され、かつ前記第１のガス供給孔（４４）の上端開口（４４ａ）が前記絶縁板部材の前記上面で開口している、第１のガス供給部材（４３）と、
絶縁性材料からなり、前記第１のガス供給部材よりも外形寸法が大きく、前記金属板部材の前記第２の収容孔に収容されると共に、上端面（４７ａ）側が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔の前記座ぐり部に収容され、前記上端面に前記第１のガス供給部材の下端面側が嵌め込まれる嵌合孔（４９）が形成され、前記第１のガス供給孔よりも孔寸法が大きい第２のガス供給孔（４８）が前記上端面から下端面（４７ｂ）まで貫通するように形成され、前記第２のガス供給孔の下端開口（４８ｂ）から伝熱ガスが供給され、かつ前記伝熱ガスは前記第２のガス供給孔の上端開口（４８ａ）から前記第１のガス供給孔の下端開口（４４ｂ）に流入して前記第１のガス供給孔の前記上端開口から前記絶縁板部材の上面と前記基板の下面の間の隙間（１４）に供給される、第２のガス供給部材（４７）と、
少なくとも前記第２のガス供給部材の上端面と前記第１の収容孔の座ぐり部の底壁（３３ａ）の間、前記第２のガス供給部材の外周面（４７ｄ）と前記第１の収容孔の座ぐり部の周壁（３３ｂ）との間、及び前記第２のガス供給部材の外周面と前記第２の収容孔の周壁の間に形成された絶縁性接着剤層（５２）と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記第１のガス供給孔の孔寸法は５０μｍ以上３００μｍ以下であり、
前記第２のガス供給孔の孔寸法は、３００μｍ以上７００μｍ以下であることを特徴とする、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第１のガス供給部材に、前記第１のガス供給孔が３０個以上設けられていることを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記絶縁板部材の下面と前記金属板部材の上面との間に、前記絶縁板部材と前記金属板部材を互いに固定する金属系接着剤層（４１）をさらに備えることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
絶縁性材料からなり、基板（２）を静電吸着して上面（２３ａ）に保持するための電極（８Ａ，８Ｂ）が内部に配置され、かつ前記上面から下面（２３ｂ）まで貫通する第１の収容孔（３１）が形成された絶縁板部材（２３）と、
金属材料からなり、上面（２４ａ）に前記絶縁板部材が固定され、前記第１の収容孔と同一孔寸法の第２の収容孔（３９）が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔と対応する位置に前記上面から下面（２４ｂ）まで貫通するように形成され、かつプラズマ発生のための高周波電圧が印加される金属板部材（２４）と、
絶縁性材料からなり、前記絶縁板部材の前記第１の収容孔内に収容され、上端面（４３ａ）から下端面（４３ｂ）まで貫通する複数の第１のガス供給孔（４４）が形成され、かつ前記第１のガス供給孔の上端開口（４４ａ）が前記絶縁板部材の前記上面で開口している、第１のガス供給部材（４３）と、
絶縁性材料からなり、前記金属板部材の前記第２の収容孔に収容されると共に、上端面（４７ａ）側が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔に収容され、前記第１のガス供給孔よりも孔寸法が大きい第２のガス供給孔（４８）が前記上端面から下端面（４７ｂ）まで貫通するように形成され、前記第２のガス供給孔の下端開口（４８ｂ）から伝熱ガスが供給され、かつ前記伝熱ガスは前記第２のガス供給孔の上端開口（４８ａ）から前記第１のガス供給孔の下端開口（４４ｂ）に流入して前記第１のガス供給孔の前記上端開口から前記絶縁板部材の上面と前記基板の下面の間の隙間（１４）に供給される、前記第１のガス供給部材と外形寸法が同一の第２のガス供給部材（４７）と、
少なくとも前記第１のガス供給部材の外周面（４３ｃ）と前記第１の収容孔の周壁（３２ａ）の間の空隙、前記第２のガス供給部材の外周面（４７ｄ）と前記第１の収容孔の周壁の間の空隙、及び前記第２のガス供給部材の外周面と前記第２の収容孔の周壁（３９ａ）の間の空隙に形成された絶縁性接着剤層（５２）と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１のガス供給孔の孔寸法は５０μｍ以上３００μｍ以下であり、
前記第２のガス供給孔の孔寸法は、３００μｍ以上７００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第１のガス供給部材に、前記第１のガス供給孔が３０個以上設けられていることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記絶縁板部材の下面と前記金属板部材の上面との間に、前記絶縁板部材と前記金属板部材を互いに固定する金属系接着剤層（４１）をさらに備えることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチング装置、スパッタ装置、及びＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板サセプタと基板下面の間の熱伝導性を向上し、基板温度の均一化と、基板温度の制御の高精度化を図るために、基板サセプタ側に設けた供給口から基板下面と基板サセプタの隙間にヘリウム等の伝熱ガスを導入するプラズマ処理装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、基板下面と基板サセプタの隙間に導入される伝熱ガスの供給口を多孔質セラミック等の多孔質絶縁物としたプラズマ処理装置が開示されている。伝熱ガスの供給口を多孔質絶縁物とすることにより、基板と基板サセプタの間の電気的絶縁性が向上し、基板と基板サセプタとの間での局所的な異常放電の発生が防止される。
【０００４】
多孔質物質で伝熱ガスの供給口を構成した場合、互いに連通する多数の微小孔が伝熱ガスの流路を構成する。しかし、多数の微小孔からなる伝熱ガスの流路は流路径が不均一であり、それに起因して流路(微小孔)の壁面間で異常放電が発生しやすい。以下、その理由を詳述する。
【０００５】
対向する２つの電極間での放電に関するパッシェン（Pashen）の法則が知られている。パッシェンの法則によれば、２つの電極間で放電が始まる電圧（放電開始電圧）は、電極間の気体の圧力と電極間の距離の関数である。図１２のグラフは、パッシェンの法則を概念的に示す。圧力Ｐと電極間の距離ｄの積を横軸、放電開始電圧Ｖｓを縦軸とすると、両者の関係は極値Ｐｄｅを有する下向きに凸の曲線となる。従って、圧力Ｐと距離ｄの積Ｐ×ｄが極値Ｐｄｅよりも小さい場合、距離ｄが大きいほど放電開始電圧Ｖｓは低くなり、放電が発生しやすくなる。逆に、圧力Ｐと距離ｄの積Ｐ×ｄが極値Ｐｄｅよりも大きい場合、距離ｄが大きいほど放電開始電圧Ｖｓは高くなり、放電が発生しにくくなる。
【０００６】
多孔質物質中の伝熱ガスの流路径は一般に平均値３０〜４００μｍ程度であり、対向する流路壁を電極とみなすと、圧力Ｐと距離ｄの積Ｐｄ１は極値Ｐｄｅよりも小さい。しかし、多孔質物質の微小孔からなる流路は、流路間の流路径のばらつきが大きく、流路径が４００〜１５００μｍ程度に達する流路もある。平均値よりも流路径が大きい流路については、圧力Ｐと電極間距離ｄの積Ｐｄ１の値が大きくなるので（図１２の矢印Ａ１参照）、放電開始電圧Ｖｓが低くなる。そのため、多孔質物質からなる伝熱ガスの供給口では、流路径が平均値よりも大きい流路内で異常放電が発生しやすい。
【０００７】
基板下面側で発生する異常放電は、基板損傷の原因となり、プラズマ処理装置による処理品質に顕著に影響する。従って、前述の基板と基板サセプタとの間の異常放電のみでなく、伝熱ガスの流路壁間の異常放電も防止する必要がある。また、基板下面側の他の箇所についても、異常放電の発生を確実に防止する必要がある。
【０００８】
ドライエッチング装置の場合、被エッチング材が難エッチング性の材料であると電極に高電圧を印加する必要がある。このような高電圧下では、前述の基板下面側での種々の異常放電が発生しやすく、異常放電が発生した場合の基板の損傷も著しい。詳細には、反応性イオンエッチング装置の電極間に印加される高周波電圧は、被エッチング材がシリコン等の一般的な材料であれば、周波数が１３．５〜６ＭＨｚで電圧は３００〜９００Ｖである。これに対し、被エッチング材がプラチナ、金、インジウム、ニッケル等の貴金属のような難エッチング性の材料である場合、周波数は５００ｋＨｚ程度で電圧は３〜４ｋＶ程度に達する。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３３０２１５号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、基板下面側に伝熱ガスを供給するプラズマ処理装置において、基板下面側での異常放電の発生を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、絶縁性材料からなり、基板を静電吸着して上面に保持するための電極が内部に配置され、かつ前記上面から下面まで貫通する第１の収容孔が形成された絶縁板部材と、金属材料からなり、上面に前記絶縁板部材が固定され、前記上面から下面まで貫通する前記第１の収容孔より孔寸法が大きい第２の収容孔が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔と対応する位置に形成され、かつプラズマ発生のための高周波電圧が印加される金属板部材と、絶縁性材料からなり、前記絶縁板部材の前記第１の収容孔に収容され、上端面から下端面まで貫通する複数の第１のガス供給孔が形成され、かつ前記第１のガス供給孔の上端開口が前記絶縁板部材の前記上面で開口している、第１のガス供給部材と、絶縁性材料からなり、前記金属板部材の前記第２の収容孔に収容され、前記第１のガス供給孔よりも孔寸法が大きい第２のガス供給孔が上端面から下端面まで貫通するように形成され、前記第２のガス供給孔の下端開口から伝熱ガスが供給され、かつ前記伝熱ガスは前記第２のガス供給孔の上端開口から前記第１のガス供給孔の下端開口に流入し、前記第１のガス供給孔の前記上端開口から前記絶縁板部材の上面と前記基板の下面の間の隙間に供給される、第２のガス供給部材と、少なくとも前記第２のガス供給部材の上端面と前記絶縁板部材の下面との間に形成された絶縁性接着剤層とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
【００１２】
本発明は、反応イオンエッチング型及び誘導結合プラズマ型を含むドライエッチング装置、スパッタ装置、及びＣＶＤ装置等の種々のプラズマ処理装置に適用できる。絶縁板部材、第１のガス供給部材、及び第２のガス供給部材は、例えばセラミックからなる。金属板部材は、例えばアルミニウムからなる。絶縁性接着剤層は例えばシリコン系接着剤からなる。伝熱ガスは、例えばヘリウムからなる。
【００１３】
伝熱ガスは第２のガス供給部材に形成された第２のガス供給孔の下端開口に供給され、第２ガス供給孔、第２のガス供給孔の上端開口、複数の第１のガス供給孔の下端開口、第１のガス供給孔、及び第１のガス供給孔の上端開口を介して、絶縁板部材と基板との間の隙間に供給される。従って、絶縁板部材及び金属板部材と基板下面との間の熱伝導性が向上する。
【００１４】
また、隙間を介して基板の下面と対向する絶縁板部材と第１のガス供給部材はいずれも絶縁性材料からなる。従って、高周波電圧が印加される金属板部材と基板の下面との間の電気的絶縁性が高く、基板と絶縁板部材及び金属板部材との間での局所的な異常放電の発生を防止できる。
【００１５】
孔寸法が第２のガス供給部材の第２のガス供給孔よりも小さい第１のガス供給孔が絶縁性材料からなる第１のガス供給部材に複数個設けられ、これらの第１のガス供給孔から絶縁板部材と基板の隙間に伝熱ガス供給される。第１のガス供給孔は微小な孔寸法を有する。具体的には、前記第１のガス供給孔の孔寸法は５０μｍ以上３００μｍ以下であり、前記第２のガス供給孔の孔寸法は、３００μｍ以上７００μｍ以下である。
【００１６】
第１のガス供給孔は、絶縁性材料からなる第１のガス供給部材の上端面から下端面に貫通するように形成したものであるので、複数の第１のガス供給孔間で孔寸法のばらつきが少ない。従って、孔寸法のばらつきに起因する第１のガス供給孔の孔壁相互間での局所的な異常放電の発生を防止できる。
【００１７】
基板に対する静電吸着力を高める共に、第１のガス供給孔の孔壁間での異常放電の発生を防止するためには、第１のガス供給部材の上端面の面積が可能な限り小さく、第１のガス供給孔の孔寸法が可能な限り小さく、かつ第１のガス供給部材に可能な限り多数の第１のガス供給孔を形成することが好ましい。例えば、第１のガス供給部材の上端面の面積が１１ｍｍ２以上１６ｍｍ２以下である場合、前述のように孔寸法が５０μｍ以上３００μｍ以下の第１のガス供給孔を３０個以上設けることが好ましい。しかし、端面の面積が小さい第１のガス供給部材に多数の第１のガス供給孔を設けると、これらの第１のガス供給孔のうち最も第１のガス供給部材の外周面側に形成されたものと第１のガス供給部材の外周面とが近接するので、金属板部材に高周波電圧が印加されているプラズマ発生中に、第１のガス供給部材の外周面が帯電する。特に、第１のガス供給部材の外周面のうち第１のガス供給部材の下端面と隣接する部位が強く帯電する。この部位と、導電体である金属板部材の上面の第２の収容孔に臨む部位との間で局所的な異常放電が発生しやすい。
【００１８】
第１の発明では、これらの部位をつなぐ経路の少なくとも一部を構成する第２のガス供給部材の上端面と絶縁板部材の下面との間に絶縁性接着剤層を設けている。この絶縁性接着剤層を設けることによりこれらの部位間の電位差が低減される。また、第２のガス供給部材の上端面と絶縁板部材の下面との間に伝熱ガスが侵入しない。よって、前述の部位間での異常放電の発生を防止できる。
【００１９】
さらに具体的には、前記絶縁板部材の下面と前記金属板部材の上面との間に、前記絶縁板部材と前記金属板部材を互いに固定する金属系接着剤層を備える。
【００２０】
金属系接着剤層は、例えばインジウムを含有するロウ付け材料からなる。金属板部材と絶縁板部材の熱膨張の差を吸収するために、樹脂系接着剤と比較して変形性に富む金属系接着剤により絶縁板部材と金属板部材を固定する必要がある。しかし、金属系接着剤層は導電性が高いので、金属系接着剤層が存在することにより前述の２つの部位間での異常放電がより生じやすい。第１の発明では、前述の経路の一部を構成する第２のガス供給部材の上端面と絶縁板部材の下面との間に絶縁性接着剤層を設けているので、金属系接着剤層を設けているにもかかわらず、前述の部位間での異常放電の発生を防止できる。
【００２１】
好ましくは、前記第１の収容孔は、前記絶縁板部材の上面側に配置され、前記第１のガス供給部材と対応する孔寸法を有し、前記第１のガス供給部材の少なくとも前記上端面側が収容される孔本体と、前記絶縁板部材の下面側に配置され、前記第２のガス供給部材と対応する孔径を有し、前記第２のガス供給部材の前記上端面側が収容される座ぐり部とを備え、かつ前記絶縁性接着剤層は、前記第２のガス供給部材の上端面と前記座ぐり部の底壁との間の空隙、前記第２のガス供給部材の上端面側の外周面と前記座ぐり部の周壁との間の空隙、及び前記第２のガス供給部材の上端面側の外周面と前記第２の収容孔の周壁との間の空隙に形成されている。
【００２２】
座ぐり部を設けることにより、前述の２つの部位を結ぶ経路が折れ曲がって距離が長くなる。その結果、これら２つの部位間での異常放電をより確実に防止できる。
【００２３】
また、好ましくは、前記第２のガス供給部材はその上端面に嵌合孔を有し、前記第１のガス供給部材の下端面側が前記嵌合孔に嵌め込まれている。
【００２４】
この嵌合孔を設けることによっても、前述の２つの部位を結ぶ経路が長くなり、異常放電をより確実に防止できる。
【００２５】
第２の発明は、絶縁性材料からなり、基板を静電吸着して上面に保持するための電極が内部に配置され、かつ前記上面から下面まで貫通する第１の収容孔が形成され、前記第１の収容孔は、前記絶縁板部材の上面側に配置された孔本体と絶縁板部材の下面側に配置された前記孔本本体よりも孔寸法が大きい座ぐり部とを備える、絶縁板部材と、金属材料からなり、上面に前記絶縁板部材が固定され、かつ前記上面から下面まで貫通する第２の収容孔が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔と対応する位置に形成され、かつプラズマ発生のための高周波電圧が印加される金属板部材と、絶縁性材料からなり、前記絶縁板部材の前記第１の収容孔の前記孔本体に上端面側が収容され、前記上端面から下端面まで貫通する複数の第１のガス供給孔が形成され、かつ前記第１のガス供給孔の上端開口が前記絶縁板部材の前記上面で開口している、第１のガス供給部材と、絶縁性材料からなり、前記第１のガス供給部材よりも外形寸法が大きく、前記金属板部材の前記第２の収容孔に収容されると共に、上端面側が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔の前記座ぐり部に収容され、前記上端面に前記第１のガス供給部材の下端面側が嵌め込まれる嵌合孔が形成され、前記第１のガス供給孔よりも孔寸法が大きい第２のガス供給孔が前記上端面から下端面まで貫通するように形成され、前記第２のガス供給孔の下端開口から伝熱ガスが供給され、かつ前記伝熱ガスは前記第２のガス供給孔の上端開口から前記第１のガス供給孔の下端開口に流入して前記第１のガス供給孔の前記上端開口から前記絶縁板部材の上面と前記基板の下面の間の隙間に供給される、第２のガス供給部材と、少なくとも前記第２のガス供給部材の上端面と前記第１の収容孔の座ぐり部の底壁の間、前記第２のガス供給部材の外周面と前記第１の収容孔の座ぐり部の周壁との間、及び前記第２のガス供給部材の外周面と前記第２の収容孔の周壁の間に形成された絶縁性接着剤層とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
【００２６】
第３の発明は、絶縁性材料からなり、基板を静電吸着して上面に保持するための電極が内部に配置され、かつ前記上面から下面まで貫通する第１の収容孔が形成された絶縁板部材と、金属材料からなり、上面に前記絶縁板部材が固定され、前記第１の収容孔と同一孔寸法の第２の収容孔が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔と対応する位置に前記上面から下面まで貫通するように形成され、かつプラズマ発生のための高周波電圧が印加される金属板部材と、絶縁性材料からなり、前記絶縁板部材の前記第１の収容孔内に収容され、上端面から下端面まで貫通する複数の第１のガス供給孔が形成され、かつ前記第１のガス供給孔の上端開口が前記絶縁板部材の前記上面で開口している、第１のガス供給部材と、絶縁性材料からなり、前記金属板部材の前記第２の収容孔に収容されると共に、上端面側が前記絶縁板部材の前記第１の収容孔に収容され、前記第１のガス供給孔よりも孔寸法が大きい第２のガス供給孔が前記上端面から下端面まで貫通するように形成され、前記第２のガス供給孔の下端開口から伝熱ガスが供給され、かつ前記伝熱ガスは前記第２のガス供給孔の上端開口から前記第１のガス供給孔の下端開口に流入して前記第１のガス供給孔の前記上端開口から前記絶縁板部材の上面と前記基板の下面の間の隙間に供給される、前記第１のガス供給部材と外形寸法が同一の第２のガス供給部材と、少なくとも前記第１のガス供給部材の外周面と前記第１の収容孔の周壁の間の空隙、前記第２のガス供給部材の外周面と前記第１の収容孔の周壁の間の空隙、及び前記第２のガス供給部材の外周面と前記第２の収容孔の周壁の間の空隙に形成された絶縁性接着剤層とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のプラズマ処理装置によれば、絶縁板部材及び金属板部材と基板下面の隙間に伝熱ガスを供給することにより良好な熱伝導性を確保しつつ、基板下面側で発生する種々の異常放電、すなわち基板と絶縁板部材及び金属板部材間の異常放電、第１のガス供給孔の孔壁間の異常放電、及び第１のガス供給部材と金属板部材との間の異常放電をすべて防止できる。従って、基板下面側で発生する異常放電に起因する基板の損傷を防止して、プラズマ処理の安定性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置である反応イオンエッチング型のドライエッチング装置１を示す。このドライエッチング装置１は、基板２上に形成されたプラチナ、金、インジウム、ニッケル等の貴金属のような難エッチング性の材料からなる層のエッチングに適している。
【００３０】
ドライエッチング装置１は、その内部に基板２が配置される真空容器ないしはチャンバ３を備える。チャンバ３内の上部には上部電極４が配設されている。また、チャンバ３内の下部には、高周波電圧が印加される下部電極及び基板２の保持台として機能する基板サセプタ６が配設されている。上部電極４とチャンバ３は接地されている。一方、基板サセプタ６が備える後述の電極板２４は、プラズマ発生のための高周波電源７に電気的に接続されている。難エッチング性の材料をエッチングするために、高周波電源７は高電圧を基板サセプタ６に印加する。詳細には、高周波電源７から基板サセプタ６に印加される電力の周波数は５００ｋＨｚ程度であり、印加される電圧は３〜４ｋＶ程度に達する。また、基板サセプタ６が備える後述の静電吸着用電極８Ａ，８Ｂは、直流電源９Ａ，９Ｂに電気的に接続されている。
【００３１】
チャンバ３に設けられたエッチングガス流路入口３ａには、エッチングガスを供給するためのエッチングガス供給装置１１が接続されている。エッチングガス供給装置１１はＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備え、エッチングガス流入口３ａからチャンバ３内に所望の流量でエッチングガスを供給できる。また、チャンバには排気口３ｂが設けられている。この排気口３ｂには、真空ポンプ等を備える真空排気装置１２が接続されている。さらに、チャンバ３には基板２の搬入及び搬出のためのゲート３ｃが設けられている。
【００３２】
ドライエッチング装置１は、基板サセプタ６内に冷媒を供給して循環させる冷媒供給装置１３を備える。また、ドライエッチング装置１は、ドライエッチング時に基板サセプタ６の上面と基板２の下面２ａの隙間１４（図４参照）にヘリウム等の伝熱ガスを供給し、かつドライエッチング終了後に隙間１４から伝熱ガスを排気するための伝熱ガス給排装置１６を備える。この伝熱ガス給排装置１６の構成及び機能は後述する。
【００３３】
さらに、ドライエッチング装置１は、基板２の搬送時に基板サセプタ６の上面から基板２を突き上げるための突上げ装置１７を備える。突上げ装置１７は、上下方向に延びる４本の突上げピン１８と、この突上げピン１８の基端側が固定されたベース１９を備える。ベース１９は、チャンバ３の底部の外側に配置されたシリンダ２１のロッド２１ａの先端に固定されている。シリンダ２１のロッド２１ａはチャンバ３内と連通するが外部（大気）から遮断されたハウジング２２内に収容されている。ロッド２１ａが突出位置となると突上げピン１８の先端が基板サセプタ６の上面から突出して基板２を突き上げる。一方、ロッド２１ａが引き込み位置にあれば、突上げピン１８の先端は基板サセプタ６内に格納される。
【００３４】
次に、図２から図５を参照して基板サセプタ６を説明する。図３に詳細に示すように、基板サセプタ６は、上面２３ａに基板２を静電吸着により保持する保持板（絶縁板部材）２３と、上面２４ａに保持板２３が固定された電極板（金属板部材）２４とを備える。また、基板サセプタ６は、チャンバ３の底部に配置され、その上に保持板２３及び電極板２４が載置される台座部材２６と、台座部材２６に対して保持板２３及び電極板２４を固定するための枠体２７，２８とを備える。さらに、基板サセプタ６は、平面視で保持板２３のみが露出するように電極板２４と枠体２７，２８の上部を覆う環状板２９を備える。
【００３５】
保持板２３は絶縁性材料であるセラミック製である。図３及び図４に模式的に示すように、保持板２３内部の上面２３ａ付近には静電吸着用電極８Ａ，８Ｂが内蔵されている。図１に模式的に示すように、静電吸着用電極８Ａ，８Ｂは直流電源９Ａ，９Ｂに電気的に接続されている。
【００３６】
図２から図５を参照すると、保持板２３には平面視での中心の位置、及びこの中心に対して点対称である４箇所に上面２３ａから下面２３ｂまで貫通する上側収容孔（第１の収容孔）３１が形成されている。従って、本実施形態では合計５個の上側収容孔３１が保持板２３に形成されている。図５に明瞭に示すように、上側収容孔３１は、保持板２３の上面２３ａ側に位置する孔本体３２と、下面２３ｂ側に位置する座ぐり部３３とを備える。孔本体３２は座ぐり部３３はいずれも平面視で円形である。孔本体３２の直径Ｄ１よりも座ぐり部３３の直径Ｄ２が大きい。詳細には、孔本体３２の直径Ｄ１が４ｍｍ以上６ｍｍ以下程度であるのに対して、座ぐり部３３の直径Ｄ２は８ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度である。孔本体３２の直径Ｄ１は、後述するノズル部材４３の直径Ｄ３（図６Ｂ参照）に対応している。座ぐり部３３の直径Ｄ２は、後述する入口部材４７の直径Ｄ４（図７Ｂ参照）に対応している。
【００３７】
図２、図４、及び図５を参照すると、保持板２３の上面２３ａには、外周縁付近を除いて上向きに突出する円柱状の微細な突起３４が設けられている。突起３４は上面２３ａにほぼ均一に配置されている。また、上面２３ａの外周縁付近には突起３４と同一高さの囲み部３６（図２にのみ図示する。）が設けられている。そのため、図４に示すように、保持板２３に静電吸着によって保持された基板２と保持板２３の上面２３ａとの間には、非常に微細な厚みの閉鎖された隙間１４が存在する。
【００３８】
電極板２４は導電性を有する金属材料であるアルミニウム製である。図１に模式的に示すように、電極板２４はプラズマ発生のための高周波電源７に電気的に接続されている。また、図１に模式的に示すように、電極板２４の内部には冷媒循環流路３７が形成されている。冷媒循環流路３７は冷媒流路３８を介して冷媒供給装置１３に接続されている。冷媒流路３８を介して冷媒供給装置１３から供給された冷媒が冷媒循環流路３７内を循環し、それによって電極板２４が冷却される。電極板２４が冷却されることにより、保持板２３に保持された基板２が冷却される。
【００３９】
電極板２４には保持板２３の上側収容孔３１と対応する位置に上面２４ａから下面２４ｂまで貫通する下側収容孔（第２の収容孔）３９が形成されている。本実施形態では、下側収容孔３９は平面視で円形であり、直径Ｄ５は保持板２３に形成された上側収容孔３１の座ぐり部３３の直径Ｄ２と同一である。座ぐり部３３と同様に、下側収容孔３９の直径Ｄ５は後述する入口部材４７の直径Ｄ４（図７Ｂ参照）に対応している。
【００４０】
電極板２４には絶縁性を付与するために表面にアルマイト処理が施されている。しかし、上面２４ａにはアルマイト処理は施されていない。図４に示すように、保持板２３の下面２３ｂと電極板２４の上面２４ａとの間には導電性を有する金属系接着剤層４１が形成されており、この金属系接着剤層４１によって保持板２３と電極板２４が互いに固定されている。アルミニウム製の電極板２４の熱膨張率はセラミック製の保持板２３の熱膨張率よりも大きく、プラズマ処理中の温度上昇による電極板２４の熱膨張ないしは延びは、保持板２３よりも大きい。この熱膨張差を吸収するために、樹脂系接着剤と比較して変形性に富む金属系接着剤により保持板２３と電極板２４を固定する必要がある。本実施形態では、金属系接着剤層４１を構成する金属系接着剤は、インジウムを含有するロウ付け材料からなる。
【００４１】
図３を参照すると、台座部材２６には、保持板２３の上側収容孔３１及び電極板２４の下側収容孔３９と対応する位置に収容孔４２が形成されている。収容孔４２は台座部材２６を上面から下面まで貫通している。
【００４２】
基板サセプタ６は、保持板２３の５個の上側収容孔３１にそれぞれ収容されたノズル部材（第１のガス供給部材）４３を備える。ノズル部材４３は、伝熱ガス給排装置１６から供給される伝熱ガスの隙間１４（図４参照）への供給口として機能する。
【００４３】
ノズル部材４３は絶縁性材料であるセラミック製である。図６Ａ及び図６Ｂを併せて参照すると、ノズル部材４３は全体として短い円柱状である。前述のようにノズル部材４３は上側収容孔３１の座ぐり部３３の孔本体３２の直径Ｄ１と対応する直径Ｄ３を有する。ノズル部材４３の直径Ｄ３は高さ方向に一定である。
【００４４】
ノズル部材４３には上端面４３ａから下端面４３ｂまで貫通する複数の上側ガス供給孔（第１のガス供給孔）４４が形成されている。本実施形態では、上側ガス供給孔４４は平面視で円形であり、直径ｄ１は長手方向に一定である。例えばレーザ照射によりノズル部材４３に上側ガス供給孔４４が形成される。上側ガス供給孔４４の上端開口４４ａは保持板２３の上面２３ａで開口している。ノズル部材４３の下端面４３ｂには、平面視で円形の下端凹部４６が形成されている。上側ガス供給孔４４の下端開口４４ｂは、この下端凹部４６で開口している。
【００４５】
保持板２３のノズル部材４３が配置されている部分には静電吸着用電極８Ａ，８Ｂを配置することができない。従って、基板２に作用する静電吸着力を高めるには、保持板２３の上面２３ａの面積に対してノズル部材４３の上端面４３ａの面積が小さいことが好ましい。図１２を併せて参照すると、個々の上側ガス供給孔４４内での伝熱ガスの圧力Ｐと電極間距離ｄ（直径ｄ１）の積は、極値Ｐｄｅよりも小さい（図１２の符号Ｐｄ１参照）。従って、パッシェンの法則を考慮すると、異常放電発生防止の観点から、上側ガス供給孔４４の直径ｄ１を小さく設定して孔壁間の距離を縮小すると共に、ノズル部材４３に多数の上側ガス供給孔４４を形成して個々の上側ガス供給孔４４内での伝熱ガスの圧力を低減する必要がある。また、上側ガス供給孔４４の個数が多い程、保持板２３と基板２の隙間１４へ伝熱ガスを迅速に供給できる。逆に、微小な上側ガス供給孔４４の数が少なくなると、上側ガス供給孔４４内での伝熱ガスの圧力が上昇傾向にあり、保持板２３と基板２の隙間１４への伝熱ガスの迅速な供給が阻害される傾向がある。これらの理由より、ノズル部材４３の上端面４３ａの面積が可能な限り小さく、上側ガス供給孔４４の直径ｄ１が可能な限り小さく、かつノズル部材４３に可能な限り多数の上側ガス供給孔４４が形成されていることが好ましい。本実施形態では、ノズル部材４３の直径Ｄ３が４ｍｍ、上端面４３ａの面積が１２．５６ｍｍ２であり、直径ｄ１が２００μｍの上側ガス供給孔４４が３７個設けられている。上端面４３ａの面積が１１ｍｍ２以上１６ｍｍ２程度のノズル部材４３の場合、直径ｄ１が５０μｍ以上３００μｍ以下程度の上側ガス供給孔４４を３０個以上４５個以下程度設けることが好ましい。
【００４６】
基板サセプタ（下部電極）６は、電極板２４の５個の下側収容孔３９にそれぞれ収容された入口部材（第２のガス供給部材）４７を備える。入口部材４７は、伝熱ガス給排装置１６からの伝熱ガスがノズル部材４３へ向かう流路として機能する。
【００４７】
入口部材４７は絶縁性材料であるセラミック製である。図７Ａ及び図７Ｂを併せて参照すると、入口部材４７は全体として細長い円柱状である。入口部材４７は、座ぐり部３３及び下側収容孔３９の直径Ｄ２，Ｄ５と対応する直径Ｄ４を有する。入口部材４７の高さ方向中央よりも下側には直径Ｄ４を僅かに大きくした拡径部４７ｃが設けられている。
【００４８】
入口部材４７には上端面４７ａから下端面４７ｂまで貫通する１個の下側ガス供給孔（第２のガス供給孔）４８が形成されている。本実施形態では、下側ガス供給孔４８は平面視で円形であり、直径ｄ２は長手方向に一定で５００μｍであるが、上側ガス供給孔４４へ伝熱ガスを迅速に供給可能とするために直径ｄ２は３００μｍ以上７００μｍ以下程度であることが好ましい。例えば、ドリル加工により入口部材４７に下側ガス供給孔４８が形成される。入口部材４７の上端面４７ａには、平面視で円形の嵌合孔４９が形成されている。下側ガス供給孔４８の上端開口４８ａは、この嵌合孔４９で開口している。一方、下側ガス供給孔４８の下端開口４８ｂは、入口部材４７の下端面４７ｂで開口している。
【００４９】
図３に示すように、基板サセプタ（下部電極）６は、台座部材２６の５個の収容孔４２にそれぞれ収容された両端開口の筒状体である流路部材５１を備える。流路部材５１の内部に形成された伝熱ガス流路５１ａ（図４に図示する。）は、上端側が流路部材５１の上端面で開口し、下端側が伝熱ガス給排装置１６の伝熱ガス供給ライン５６（図１に図示する。）に接続されている。
【００５０】
図４を参照すると、ノズル部材４３は、上端面４３ａ及び高さ方向の中央部分を含む大部分が保持板２３に形成された上側収容孔３１の孔本体３２内に収容されている。しかし、ノズル部材４３の下端面４３ｂ付近は、座ぐり部３３内に突出している。入口部材４７は、下端面４７ｂ及び高さ方向の中央部分を含む大部分が電極板２４に形成された下側収容孔３９内に収容されている。しかし、入口部材４７の上端面４７ａ付近は座ぐり部３３に収容されている。入口部材４７の上端面４７ａに形成された嵌合孔４９に、ノズル部材４３の下端面４３ｂ付近が嵌め込まれている。
【００５１】
ノズル部材４３及び入口部材４７を保持板２３及び電極板２４に対して固定する絶縁性接着剤層５２が形成されている。詳細には、ノズル部材４３の外周面４３ｃと上側収容孔３１の孔本体３２の周壁３２ａとの空隙、入口部材４７の上端面４７ａと上側収容孔３１の座ぐり部３３の底壁３３ａとの空隙、入口部材４７の上端面４７ａ側の外周面４７ｄと座ぐり部３３の周壁３３ｂとの空隙、及び入口部材４７の外周面４７ｄと下側収容孔３９の周壁３９ａとの空隙に、絶縁性接着剤層５２が設けられている。本実施形態では、絶縁性接着剤層５２はシリコン系接着剤からなる。絶縁性接着剤層５２は、ノズル部材４３及び入口部材４７の固定に加え、後に詳述するように異常放電の発生を防止する絶縁材として機能を有する。
【００５２】
ノズル部材４３の上側ガス供給孔４４は、その上端開口４４ａが保持板２３の上面２３ａで開口し、保持板２３と基板２の隙間１４に連通している。一方、上側ガス供給孔４４の下端開口４４ｂはノズル部材４３の下端面４３ｂの下端凹部４６に開口し、この下端凹部４６を介して入口部材４７の下側ガス供給孔４８の上端開口４８ａと連通している。また、下側ガス供給孔４８の下端開口４８ｂは、流路部材５１の伝熱ガス流路５１ａを介して伝熱ガス給排装置１６に接続されている。従って、伝熱ガス給排装置１６からの伝熱ガスは、下側ガス供給孔４８の下端開口４８ｂに供給され、下側ガス供給孔４８、下側ガス供給孔４８の上端開口４８ａ、下端凹部４６、複数の上側ガス供給孔４４の下端開口４４ｂ、上側ガス供給孔４４、及び上側ガス供給孔４４の上端開口４４ａを介して、保持板２３と基板２の隙間１４に供給される。
【００５３】
図２及び図３を参照すると、保持板２３には平面視での中心に対して点対称な位置に、上面２３ａから下面２３ｂまで貫通する４個の収容孔８１が設けられている。この収容孔８１には全体として円筒状のガイド筒部材８２の上端側が収容されている。また、電極板２４には収容孔８１と対応する位置に、上面２４ａから下面２４ｂに貫通する収容孔８３が設けられている。この収容孔８３にはガイド筒部材８２の下端側及び中央部分が収容されている。さらに、台座部材２６には収容孔８３と対応する位置に上面から下面に貫通する貫通孔８４が設けられている。ガイド筒部材８２には上端から下端まで貫通するガイド孔８２ａが形成されている。突上げ装置１７の突上げピン１８の先端側は、貫通孔８４及びガイド孔８２ａ内に上下方向に移動可能に収容されている。
【００５４】
図１を参照して伝熱ガス給排装置１６を説明する。伝熱ガス給排装置１６は、流路部材５１、入口部材４７、及びノズル部材４３を介して隙間１４と連通する伝熱ガス供給ライン５６と、同様に隙間１４と連通する伝熱ガス排気ライン５７を備える。伝熱ガス供給ライン５６は、一端が伝熱ガス源５８に接続され、他端が基板サセプタ６（下部電極）側に接続されている。また、伝熱ガス供給ライン５６にはＭＦＣ５９とカットオフバルブ６１Ａが設けられている。一方、伝熱ガス排気ライン５７は一端が吸引用の真空ポンプ６２に接続され、他端が基板サセプタ６（下部電極）側に接続されている。伝熱ガス排気ライン５７には、カットオフバルブ６１Ｂ、自動圧力制御バルブ６３、及び真空計６４が設けられている。さらに、伝熱ガス給排装置１６は、カットオフバルブ６１Ａよりも基板サセプタ６（下部電極）側の伝熱ガス供給ライン５６と、カットオフバルブ６１Ｂよりも基板サセプタ６（下部電極）側の伝熱ガス排気ライン５７とを接続するバイパスライン６６を備える。このバイパスライン６６にはカットオフバルブ６１Ｃが設けられている。さらにまた、伝熱ガス給排装置１６は、カットオフバルブ６１Ａよりも基板サセプタ６（下部電極）側の伝熱ガス供給ライン５６と、自動圧力制御バルブ６３よりも真空ポンプ６２側の伝熱ガス排気ライン５７とを接続するバイパスライン６７を備える。バイパライン６７にはカットオフバルブ６１Ｄが設けられている。
【００５５】
伝熱ガスの隙間１４への供給開始時には、まずカットオフバルブ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃが開弁し、カットオフバルブ６１Ｄが閉弁する。これにより、伝熱ガス供給ライン５６のみでなく、バイパスライン６６及び伝熱ガス排気ライン５７を介して伝熱ガス源５８から隙間１４に伝熱ガスが供給される。隙間１４の伝熱ガスが所定圧力まで昇圧した後は、カットオフバルブ６１Ｃが閉弁され、真空計６４の検出圧力に応じて自動圧力制御バルブ６３が隙間１４を所定圧力に維持する。ドライエッチング処理の終了後は、カットオフバルブ６１Ａが閉弁する一方、カットオフバルブ６１Ｂ〜６１Ｄが開弁する。これにより伝熱ガス排気ライン５７のみでなく、バイパスライン６６，６７及び伝熱ガス供給ライン５６を介して隙間１４の伝熱ガスが速やかに排気される。
【００５６】
図１にのみ模式的に示すコントローラ６８は、エッチングガス供給装置１１、真空排気装置１２、冷媒供給装置１３、伝熱ガス給排装置１６、高周波電源７、直流電源９Ａ，９Ｂ、及びシリンダ２１を含むドライエッチング装置１全体の動作を制御する。
【００５７】
本実施形態のドライエッチング装置１の動作を説明する。まず、真空排気装置１２によりチャンバ３内を真空排気し、ゲート３ｃからチャンバ３内に搬入した基板２を基板サセプタ（下部電極）６の保持板２３上に載置する。また、直流電源９Ａ，９Ｂから静電吸着用電極８Ａ，８Ｂに直流電圧を印加し、静電吸着により基板２を保持板２３上に保持する。
【００５８】
次に、伝熱ガス給排装置１６により伝熱ガスを保持板２３の上面２３ａと基板２の下面２ａの隙間１４に供給する。伝熱ガス給排装置１６の伝熱ガス供給ライン５６から流路部材５１の伝熱ガス流路５１ａに流入した伝熱ガスは、下端開口４８ｂから入口部材４７の下側ガス供給孔４８に流入し、下側ガス供給孔４８の上端開口４８ａから下端凹部４６を介してノズル部材４３の個々の上側ガス供給孔４４の下端開口４４ｂに流入する。各上側ガス供給孔４４に流入した伝熱ガスは上端開口４４ａから隙間１４に流入する。前述のように伝熱ガス給排装置１６によって、隙間１４は所定圧力に維持される。
【００５９】
次に、エッチングガス供給装置１１によりエッチングガスをチャンバ３内に供給し、真空排気装置１２によりチャンバ３内を所定圧力に維持する。続いて、高周波電源７から基板サセプタ６（下部電極）の電極板２４に高周波電圧を印加し、それによってチャンバ３内にプラズマを発生させる。このプラズマにより基板２がエッチングされる。
【００６０】
エッチング中は、冷媒供給装置１３からの冷媒を電極板２４内の冷媒循環流路３７で循環させ、それによって保持板２３に静電吸着によって保持された基板２を冷却する。保持板２３の上面２３ａと基板２の下面２ａの隙間１４には伝熱ガスが充填されているので、保持板２３と基板２の間の熱伝導性が良好である。そのため、基板２の温度を均一化し、かつ高精度で基板温度を制御できる。
【００６１】
前述のように、難エッチング性の材料をエッチングするために高周波電源７から電極板２４に高電圧（３〜４ｋＶ程度）が印加される。しかし、以下に詳述するように本実施形態のドライエッチング装置１では、基板２の下面２ａ側での種々の異常放電をいずれも防止することができる。
【００６２】
まず、隙間１４を介して基板２の下面２ａと対向する保持板２３とノズル部材４３はいずれも絶縁性材料からなる。従って、高周波電源７から高周波電圧が印加される電極板２４と基板２の下面２ａとの間の電気的絶縁性が高く、基板２と保持板２３及び電極板２４との間での異常放電の発生を防止できる。
【００６３】
次に、保持板２３と基板２の隙間１４に伝熱ガスを供給するノズル部材４３の上側ガス供給孔４４は、直径ｄ１が５０μｍ以上３００μｍ以下程度（本実施形態では２００μｍ）の微小な孔である。また、上側ガス供給孔４４は、多孔質材料が備える微小な孔が互いに連通したものではなく、絶縁材料からなるノズル部材４３に上端面４３ａから下端面４３ｂに貫通する孔加工を施したものであるので、上側ガス供給孔４４間での直径ｄ１のばらつきが少ない。従って、直径ｄ１のばらつきに起因する上側ガス供給孔４４の孔壁相互間での局所的な異常放電の発生を防止できる。
【００６４】
前述のように、基板２に対する静電吸着力を高めること、第１ガス供給孔の孔壁間での異常放電防止すること等を考慮して、上端面４３ａ及び下端面４３ｂの面積が小さいノズル部材４３に微小な直径ｄ１の上側ガス供給孔４４を可能な限り多数設けている。そのため、複数の上側ガス供給孔４４のうち最もノズル部材４３の外周面４３ｃ側に形成されたものと、ノズル部材４３の外周面４３ｃとが近接する。図６Ｂを参照すると、本実施形態では最も外周面４３ｃに近接する上側ガス供給孔４４と外周面４３ｃとの距離αは０．６ｍｍ程度である。そのため、電極板２４に高周波電圧が印加されているプラズマ処理中は、ノズル部材４３の外周面４３ｃが帯電する。図４を参照すると、ノズル部材４３の外周面４３ｃのうち特に下端面４３ｂと隣接する部位７１が強く帯電する。この部位７１と、導電体である電極板２４とその上面２４ａに形成された金属系接着剤層４１が下側収容孔３９に臨む部位７２との間で異常放電が発生しやすい。特に、本実施形態では難エッチングの材料をエッチングするために電極板２４に高電圧を印加しているので、部位７１がより強く帯電し、部位７１，７２間の異常放電が発生しやすい。図４に示すように、部位７１，７２をつなぐ経路７３は、ノズル部材４３の外周面４３ｃと嵌合孔４９の周壁４９ａの間、入口部材４７の上端面４７ａと上側収容孔３１の座ぐり部３３の底壁３３ａとの空隙、入口部材４７の外周面４７ｄと座ぐり部３３の周壁３３ｂとの空隙、及び入口部材４７の外周面４７ｄと下側収容孔３９の周壁３９ａとの空隙を含む。
【００６５】
本実施形態では、部位７１，７２をつなぐ経路７３に含まれる入口部材４７の上端面４７ａと上側収容孔３１の座ぐり部３３の底壁３３ａとの空隙、入口部材４７の外周面４７ｄと座ぐり部３３の周壁３３ｂとの空隙、及び入口部材４７の外周面４７ｄと下側収容孔３９の周壁３９ａとの空隙に絶縁性接着剤層５２を設けている。この絶縁性接着剤層５２を設けたことにより部位７１，７２間の電位差が低減される。また、絶縁性着剤層５２で充填されているので、これらの部位７１，７２をつなぐ経路７３に含まれる空隙に伝熱ガスが侵入しない。従って、部位７１，７２との間での局所的な異常放電の発生を防止できる。
【００６６】
保持板２３と電極板２４の熱膨張の程度差を吸収するために変形性に富むが導電性の高い金属系接着剤層４１を設ける必要がある。この金属系接着剤層４１が存在することにより部位７１，７２の間の異常放電がより生じやすい。しかし、本実施形態では経路７３の一部を構成する空隙に絶縁性接着剤層５２を設けているので、金属系接着剤層４１が存在するにもかかわらず、部位７１，７２間での異常放電の発生を確実に防止できる。
【００６７】
保持板２３の上側収容孔３１に設けた座ぐり部３３に入口部材４７の上端面４７ａ側を配置したことにより、経路７３が折れ曲がっている。この折れ曲がり部分の存在により経路７３の距離が長くなっている。具体的には、図４に示すように、入口部材４７の上端面４７ａと座ぐり部３３の底壁３３ａの間の空隙に対して、入口部材４７の外周面４７ｄと座ぐり部３３の周壁３３ｂとの間の空隙は直角である。また、入口部材４７の上端面４７ａに設けた嵌合孔４９にノズル部材４３の下端面４３ｂ側を嵌合したことによっても、経路７３が折れ曲がって距離が長くなっている。具体的には、図４に示すように、ノズル部材４３の外周面４３ｃと嵌合孔４９の周壁４９ａの空隙に対して、入口部材４７に上端面４７ａと座ぐり部３３の周壁３３ｂとの間の空隙は直角である。経路７３を折れ曲げて長くしたことによっても、部位７１，７２の間の局所的な異常放電の発生が防止される。図１２を参照すると、部位７１，７２を経路７３を介して対向する電極とみなした場合、圧力Ｐと距離ｄの積Ｐｄ２は極値Ｐｄｅよりも大きく、距離ｄの値が大きい程放電発生電圧ＶＳが大きくなる（矢印Ａ２参照。）。従って、経路７３の長さが長い程、部位７１，７２間の局所的な異常放電は発生しにくくなる。
【００６８】
以上のように、本実施形態のドライエッチング装置では、基板２と保持板２３及び電極板２４間の異常放電、上側ガス供給孔４４の孔壁間の異常放電、及びノズル部材４３の外周面４３ｃの部位７１と電極板２４及び金属系接着剤層４１の下側収容孔３９に臨む部位７２との間の異常放電をいずれも防止できる。従って、基板２の下面２ａ側で発生する異常放電に起因する基板２の損傷を防止し、ドライエッチング処理の安定性を向上できる。
【００６９】
エッチング終了時には、高周波電源７から電極板２４への高周波電圧の印加を停止する。続いて、伝熱ガス給排装置１６により伝熱ガスを排気して隙間１４を減圧した後、直流電源９Ａ，９Ｂから静電吸着用電極８Ａ，８Ｂへの直流電圧の印加を停止し、保持板２３への基板２の保持を解除する。その後、突上げ装置１７によって基板２を保持板２３から引き離し、ゲート３ｃからチャンバ３の外部に搬出する。
【００７０】
（第２実施形態）
図８に示す本発明の第２実施形態では、入口部材４７に嵌合孔４９（図４参照）を形成しておらず、ノズル部材４３の下端面４３ｂは入口部材４７の上端面４７ａに当接している。ノズル部材４３の外周面４３ｃの部位７１と電極板２４及び金属系接着剤層４１の部位７２をつなぐ経路７３は、入口部材４７の上端面４７ａと座ぐり部３３の底壁３３ａとの間の空隙、入口部材４７の外周面４７ｄと座ぐり部３３の周壁３３ｂの間の空隙、及び入口部材４７の外周面４７ｄと下側収容孔３９の周壁３９ａとの間の空隙により構成されている。これらの空隙にはいずれも絶縁性接着剤層５２が形成されており、部位７１と部位７２の間での局所的な異常放電を防止している。
【００７１】
本実施形態では、入口部材４７の直径Ｄ４を第１実施形態よりも大きく設定し、それに対応して座ぐり部３３の直径Ｄ２と下側収容孔３９の直径Ｄ５も第１実施形態よりも大きく設定している。これらの寸法設定により部位７１，７２をつなぐ経路７３のうち、入口部材４７の上端面４７ａと座ぐり部３３の底壁３３ａとの間の空隙の長さを長く設定している。これによって経路７３の十分な長さが確保され、部位７１，７２間での異常放電をより確実に防止できる。
【００７２】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７３】
（第３実施形態）
図９に示す本発明の第３実施形態では、保持板２３の上側収容孔３１には座ぐり部３３（図４参照）が形成されておらず、入口部材４７の上端面４７ａは保持板２３の下面２３ｂに位置している。部位７１，７２をつなぐ経路７３は、ノズル部材４３の外周面４３ｃと嵌合孔４９の周壁４９ａとの間の空隙、ノズル部材４３の上端面４３ａと保持板２３の下面２３ｂとの間の空隙、及び入口部材４７の外周面４７ｄと下側収容孔３９の周壁３９ａとの空隙により構成されている。これらの空隙にはいずれも絶縁性接着剤層５２が形成されており、部位７１，７２間での局所的な異常放電を防止している。
【００７４】
また、入口部材４７の直径Ｄ４と下側収容孔３９の直径Ｄ５を第１実施形態よりも大きく設定し、経路７３のうち入口部材４７の上端面４７ａと保持板２３の下面２３ｂとの間の空隙の長さを長く設定している。これによって経路７３の十分な長さが確保され、部位７１，７２の間での異常放電をより確実に防止できる。
【００７５】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７６】
（第４実施形態）
図１０に示す本発明の第４実施形態では、保持板２３の上側収容孔３１に座ぐり部３３（図４参照）が形成されていない。また、ノズル部材４３の上端面４３ａには嵌合孔４９（図４参照）が形成されていない。ノズル部材４３の下端面４３ｂと入口部材４７の上端面４７ａは、いずれも保持板２３の下面２３ｂに位置している。部位７１，７２をつなぐ経路７３は、入口部材４７の上端面４７ａと保持板２３の下面２３ｂとの間の空隙により構成されている。この空隙に絶縁性接着剤層５２が形成されており、部位７１，７２間での局所的な異常放電を防止している。
【００７７】
また、第３実施形態と同様に、入口部材４７の直径Ｄ４と下側収容孔３９の直径Ｄ５を第１実施形態よりも大きく設定し、経路７３を構成する入口部材４７の上端面４７ａと保持板２３の下面２３ｂとの間の空隙の長さを長く設定している。これによって経路７３の十分な長さが確保され、部位７１，７２間での異常放電をより確実に防止できる。
【００７８】
第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７９】
（第５実施形態）
図１１に示す本発明の第５実施形態では、保持板２３に形成された上側収容孔３１に座ぐり部３３（図４参照）を形成していない。また、入口部材４７の直径Ｄ４をノズル部材４３の直径Ｄ３と同一に設定し、入口部材４７の上端面４７ａ側を上側収容孔３１内に収容している。部位７１，７２をつなぐ経路７３は、ノズル部材４３の外周面４３ｃと上側収容孔３１の周壁との空隙により構成されている。この空隙に絶縁性接着剤層５２が形成されており、部位７１，７２間での局所的な異常放電を防止している。また、ノズル部材４３の上側収容孔３１内に収容されている部分の長さＬを長く設定している。これによって経路７３の十分な長さが確保され、部位７１，７２の間での異常放電をより確実に防止できる。
【００８０】
第５実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明は省略する。
【００８１】
本発明は実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、上側収容孔３１、下側収容孔３９、上側ガス供給孔４４、下側ガス供給孔４８等の平面視での形状は円形に限定されず、楕円形、矩形等の他の形状であってもよい。また、上側収容孔３１、下側収容孔３９、上側ガス供給孔４４、及び下側ガス供給孔４８は、必ずしも鉛直方向に設ける必要はなく、保持板２３、電極板２４、及び台座部材２６に斜めに形成してもよい。さらに、ノズル部材４３や入口部材４７の外形は、円柱状に限定されず、角柱状等の他の形状であってもよい。また、反応イオンエッチング型のドライエッチング装置を例に本発明を説明したが、本発明は誘導結合プラズマ型を含む他のドライエッチング装置にも適用できる。さらに、本発明は、ドライエッチング装置以外の、スパッタ装置、ＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式図。
【図２】基板サセプタ（下部電極）の平面図。
【図３】図２のIII−III線での断面図。
【図４】図３の部分拡大図。
【図５】基板サセプタ（下部電極）の分解断面図。
【図６Ａ】上側ガス供給部材の平面図。
【図６Ｂ】図６ＡのVI−VI線での断面図。
【図７Ａ】下側ガス供給部材の平面図。
【図７Ｂ】図７ＡのVII−VII線での断面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の基板サセプタ（下部電極）の断面図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の基板サセプタ（下部電極）の断面図。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るドライエッチング装置の基板サセプタ（下部電極）の断面図。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るドライエッチング装置の基板サセプタ（下部電極）の断面図。
【図１２】放電開始電圧と圧力と距離の距離との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８３】
１  ドライエッチング装置
２  基板
２ａ  下面
３  チャンバ
３ａ  エッチングガス流入口
３ｂ  排気口
３ｃ  ゲート
４  上部電極
６  基板サセプタ（下部電極）
７  高周波電源
８Ａ，８Ｂ  静電吸着用電極
９Ａ，９Ｂ  直流電源
１１  エッチングガス供給装置
１２  真空排気装置
１３  冷媒供給装置
１４  隙間
１６  伝熱ガス給排装置
１７  突上げ装置
１８  突上げピン
１９  ベース
２１  シリンダ
２１ａ  ロッド
２２  ハウジング
２３  保持板（絶縁板部材）
２３ａ  上面
２３ｂ  下面
２４  電極板（金属板部材）
２４ａ  上面
２４ｂ  下面
２６  台座部材
２７，２８  枠体
２９  環状板
３１  上側収容孔（第１の収容孔）
３２  孔本体
３２ａ  周壁
３３  座ぐり部
３３ａ  底壁
３３ｂ  周壁
３４  突起
３６  囲み部
３７  冷媒循環流路
３８  冷媒流路
３９  下側収容孔（第２の収容孔）
３９ａ  周壁
４１  金属系接着剤層
４２  収容孔
４３  ノズル部材（第１のガス供給部材）
４３ａ  上端面
４３ｂ  下端面
４３ｃ  外周面
４４  上側ガス供給孔（第１のガス供給孔）
４４ａ  上端開口
４４ｂ  下端開口
４６  下端凹部
４７  入口部材（第２のガス供給部材）
４７ａ  上端面
４７ｂ  下端面
４７ｃ  拡径部
４７ｄ  外周面
４８  下側ガス供給孔（第２のガス供給孔）
４８ａ  上端開口
４８ｂ  下端開口
４９  嵌合孔
４９ａ  周壁
５１  流路部材
５１ａ  伝熱ガス流路
５２  絶縁性接着剤層
５６  伝熱ガス供給ライン
５７  伝熱ガス排気ライン
５８  伝熱ガス源
５９  ＭＦＣ
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ  カットオフバルブ
６２  真空ポンプ
６３  自動圧力制御バルブ
６４  真空計
６６，６７  バイパスライン
６８  コントローラ
７１，７２  部位
７３  経路
８１  収容孔
８２  ガイド筒部材
８２ａ  ガイド孔
８３  収容孔
８４  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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